Standardy dnešního digitálního rozhlasového a televizního vysílání se štěpí do třech variant – satelitní, kabelové a terestrické. Základ systému je vždy stejný, liší se však úpravou signálu pro transport vysokofrekvenční přenosovou cestou směrem k divákovi. Každý typ přenosového prostředí má určitý charakter a tomu je přizpůsobena podoba přenášené informace. Je zřejmé, že nejméně problémů s sebou přináší přenos prostřednictvím kabelového rozvodu. U satelitního vysílání je zásadním omezujícím faktorem dosti napjatá energetická bilance a šum, zatímco terestrické – pozemní vysílání trpí především odrazy a mnohocestným šířením. Z toho se odvíjejí použitá modulační schémata a zabezpečení proti chybám dle konkrétního způsobu přenosu.
Pro přenos informací komunikačním kanálem se dnes zpravidla používají vícestavové digitální modulace. U systémů digitálního rozhlasu a televize se jedná o modulace M-QAM – M-stavové kvadraturní amplitudové modulace. Používají se tři typy: QPSK* (4-QAM), 16-QAM a 64-QAM. Každý stav je popsán amplitudou a fází, je představitelný například jako sinusový signál o dané amplitudě a jisté fázi vztažené k nějaké referenci.
Pokud bychom měli k dispozici pouze dva stavy, přenesli bychom v jeden okamžik informaci pouze o jednom bitu. Se čtyřmi stavy již přenášíme najednou informaci o dvou bitech, při 16 stavech o 4 bitech a při 64 stavech už o 6 bitech. Tuto informaci nazýváme symbolem. Výsledný tvar modulace pro všechny stavy, kterých může nabývat, si tak můžeme představit jako čtvercovou síť bodů, z nichž každý představuje jeden stav – určitou kombinaci nul a jedniček pro jednotlivé bity.
Uvážíme-li, že pro všechny zmíněné modulace máme k dispozici stejný rozsah amplitud, je zjevné, že u vícestavové modulace musejí být jednotlivé body sítě blíž u sebe. Dojde-li pak vlivem rušení k vychýlení bodu z jeho správné polohy do polohy jiného bodu, vzniká chyba přenosu. Vícestavová modulace je tak méně odolná vůči rušení, neboť k chybě dojde snadněji. Přenosová rychlost je závislá na typu modulace (vícestavové modulace přenesou více informace) a samotné rychlosti vysílání symbolů. Rychlost vysílání symbolů pak určuje šířku obsazeného frekvenčního spektra.
 |
| Konstelační diagramy modulací třídy M-QAM |
|---|
Kabelové vysílání DVB-C používá nejvýnosnější variantu – modulaci 64-QAM, satelitní vysílání DVB-S zase robustnější QPSK, obojí na jediné nosné frekvenci. Pozemské vysílání si však žádá nasazení sofistikovanějších metod, konkrétně se jedná o OFDM, o které pojednávají další řádky.
Modulační přístup OFDM – Ortogonální Frekvenčně Dělený Multiplex – používají všechny momentálně zaváděné varianty pozemského televizního a rozhlasového vysílání. Jedná se o DVB-T (Digital Video Broadcasting Terestrial) v případě televize a T-DAB (Digital Audio Broadcasting Terestrial) a DRM (Digital Radio Mondiale) za rozhlasové vysílání.
Všechny tři systémy jsou v podstatě datovým kontejnerem pro přenos libovolných dat. DVB-T využívá stejnou šířku kanálu jako je tomu u analogové televize. Na tento prostor se při ještě přípustné kvalitě přenosu vejde až 6 televizních programů ve formátu MPEG2, několik rozhlasových programů a doprovodná data. Rovněž systém DRM využívá stávajícího kmitočtového rastru pro rozhlasové kanály se šířkou 9 a 10 kHz či o šířce poloviční nebo dvojnásobné. Tyto systémy tak fungují spolu s jejich analogovými předchůdci. Oproti tomu T-DAB vyžaduje pro přenos zhruba 6-ti rozhlasových programů v kvalitě blížící se CD nová pásma o šířce kanálu cca 1.5 MHz.
Modulační metoda OFDM spočívá v použití několika stovek až tisíců nosných kmitočtů. Nosné jsou dále modulovány dle potřeby různě robustními modulacemi QPSK, 16QAM nebo 64QAM. Jednotlivé nosné jsou vzájemně ortogonální, takže maximum každé nosné by se mělo překrývat s minimy ostatních. Datový tok celého kanálu se tak dělí na stovky dílčích datových toků jednotlivých nosných. Poněvadž jsou ve výsledku toky na jednotlivých nosných malé, je možné vkládat ochranný interval – čas, kdy se nevysílá žádná nová informace. Na přijímací straně je tak možné nerušeně přijmout (právě) vysílaný symbol, i když přichází k přijímači více cestami s různým zpožděním. Stejný symbol přijatý vícekrát s různým zpožděním tak může odpovídat i více vysílačům. Přijímané výkonové úrovně více vysílačů resp. odrazů se tak na přijímací straně do jisté míry sčítají.
Oproti klasickým analogovým modulačním metodám tak v rádiovém kanálu můžeme použít více vysílačů na stejné frekvenci. Nevadí odrazy – což např. u televizního vysílání znamená možnost mobilního příjmu a odstraňuje potřebu použití úzce směrových antén pro zabránění tzv. duchů známých z analogové TV. Všechny nosné systému však nejsou určeny jen pro přenos dat. Pro synchronizaci informací přenášených na datových nosných a ekvalizaci, jež umožňuje opravit deformace signálu po cestě radiovým kanálem, se vkládají na určená místa pilotní nosné. Další nosné s jednodušší modulací přenášejí nejzákladnější informace o systému a přenášeném multiplexu.
 |
| Frekvenční spektrum signálu OFDM |
|---|
Velkou odolnost systémů s OFDM proti rušení a úniku pak zaručuje aplikace kanálového kódování. Jedná se především o zavedení redundance (vkládání nadbytečných dat) umožňující opravit nebo alespoň detekovat určité množství chyb vnesených do přenášené informace při přenosu v rádiovém kanálu a bitové prokládání, které zamezuje dlouhým shlukům chyb při delším trvání nepříznivého stavu na přenosové cestě.
Rodina systémů založených na modulačním principu OFDM je dosud velmi mladá, ale již dnes přináší dříve nepoznané výhody, spočívající především v daleko lepším využití přiděleného frekvenčního spektra oproti dříve používaným analogovým prostředkům. Výsledek je nejen ekonomický, ale i ekologický, tím že přenášíme více programů na jednom kanále, s nižším vysílacím výkonem, zaručujícím stejné obsloužené území.
* modulace QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) – kvadraturní modulace fázovým posuvem, odpovídá modulaci 4-QAM, označení QPSK je však více používané.
